Для чего нужна пружина клапана в клапанном механизме грм (3 видео)

Содержание

Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя
Устройство клапанного механизма
Особенности работы
Количество клапанов
Устройство привода
Стук при работе
Регулировка зазора
Клапанные пружины механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания
Пружина клапана
Клапанные пружины – виды и принцип воздействия на клапан
📽️ Видео

Видео:Про пружины клапановСкачать

Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя

Клапанный механизм является непосредственно исполнительным устройством ГРМ, который осуществляет своевременную подачу топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя и дальнейший выпуск отработавших газов. Ключевыми элементами системы являются клапаны, которые также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Они испытывают большие нагрузки, поэтому к их работе предъявляются особые требования.

Видео:Это не учитывают при ремонте ГБЦ. Упругость пружины клапана.Скачать

Устройство клапанного механизма

Для работы обычного двигателя необходимо минимум два клапана на каждый цилиндр. Один впускной и один выпускной. Сам клапан состоит из стержня и тарелки (головка). Место соприкосновения тарелки с ГБЦ называю седлом. Впускные клапаны имеют больший диаметр тарелки, чем выпускные. Это обеспечивает лучшее наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью.

Устройство клапанного механизма

Весь клапанный механизм состоит из следующих основных элементов:

впускной и выпускной клапаны;
направляющие втулки (обеспечивают точное направление движения клапанов);
пружина (возвращает клапан в исходное положение);
седло клапана (место соприкосновения тарелки с корпусом);
сухари (два сухаря обеспечивают опорную поверхность для пружины и фиксируют всю конструкцию);
маслосъемные колпачки или маслоотражательные кольца (не дает маслу попасть в цилиндр);
толкатель (передает нажимное усилие от кулачка распредвала).

Кулачки на распределительном вале нажимают на клапаны. Их возврат в исходное положение обеспечивается за счет пружины. Пружина крепится на стержне с помощью сухарей и тарелки пружины. Для гашения резонансных колебаний на стержне могут устанавливаться не одна, а две пружины с разносторонней навивкой.

Направляющие втулки клапанов

Направляющая втулка представляет собой деталь цилиндрической формы. Она снижает трение и обеспечивает ровный и правильный ход стержня. В работе эти детали также подвергаются нагрузкам и воздействию температуры. Поэтому для ее изготовления применяются износостойкие и жаростойкие сплавы. Втулки выпускного и впускного клапанов несколько отличаются друг от друга в связи с разницей в нагрузках.

Видео:Как правильно ставить пружину клапанаСкачать

Особенности работы

Клапаны постоянно подвержены воздействиям высокой температуры и давления. Это требует особого внимания к конструкции и материалам данных деталей. Особенно это касается выпускной группы, так как через них выходят горячие газы. Тарелка выпускного клапана в бензиновых двигателях может разогреваться до 800˚С – 900 ˚С, а в дизельных 500˚С – 700˚С. Нагрузка на тарелку впускного в несколько раз ниже, но и она достигает 300˚С, что также немало.

Именно поэтому в их производстве применяются жаропрочные сплавы металлов, содержащие легирующие присадки. Также выпускные клапаны часто имеют полый стержень с натриевым наполнителем. Это делается для лучшей терморегуляции и охлаждения тарелки. Натрий внутри стержня плавится, течет и забирает часть тепла с тарелки и переносит его на стержень. Так можно избежать перегрева детали.

Клапанный механизм двигателя

На седле в процессе работы может образоваться нагар. Чтобы избежать этого, применяют конструкции, которые вращают клапан. Седло представляет собой кольцо из высокопрочных стальных сплавов, которое напрессовывается непосредственно на головку цилиндров для более плотного контакта.

Также для правильной работы механизма должен соблюдаться регламентированный тепловой зазор. От высоких температур детали расширяются, что может привести к неправильной работе клапана. Зазор выставляется между кулачками распредвала и толкателями путем подбора специальных металлических шайб определенной толщины или самих толкателей (стаканов). Если в двигателе применяются гидрокомпенсаторы, то зазор регулируется автоматически.

Читайте также: Как засухарить клапан ваз 2112

Слишком большой тепловой зазор, будет препятствовать полному открытию клапана, а следовательно, цилиндры будут менее эффективно наполняться свежим зарядом. Маленький зазор (или его отсутствие) не позволит клапанам закрыться до конца, что приведет к их прогару и снижению компрессии в двигателе.

Видео:Почему тепловые зазоры клапанов всегда только уменьшаютсяСкачать

Количество клапанов

В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:

трехклапанные (впуск – 2, выпуск – 1);
четырехклапанные (впуск – 2, выпуск – 2);
пятиклапанные (впуск – 3, выпуск – 2).

Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего числа клапанов на один цилиндр. Но при этом усложняется конструкция двигателя.

На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.

Видео:Изобретение из Мордовии ГРМ в ДВС без клапанных пружин Without valvate springsСкачать

Устройство привода

За правильную и своевременную работу клапанного механизма отвечает распределительный вал и привод ГРМ. Конструкция и количество распредвалов для каждого типа двигателя выбирается индивидуально. Деталь представляет собой вал, на котором выполнены кулачки определенной формы. Проворачиваясь, они оказывают давление на толкатели, гидрокомпенсаторы или коромысла и открывают клапана. Тип схемы зависит от конкретного двигателя.

Газораспределительный механизм

Распредвал находится непосредственно в головке блока цилиндров. Привод к нему идет от коленчатого вала. Это может быть цепная, ременная или зубчатая передача. Наиболее надежной является цепная, но она требует дополнительных конструктивных решений. Например, успокоитель для гашения вибрации цепи и натяжитель. Скорость вращения распределительного вала в два раза ниже, чем скорость вращения коленчатого вала. Так обеспечивается согласование их работы.

От количества клапанов зависит количество распределительных валов. Существует две основных схемы:

При наличии только двух клапанов достаточно одного распредвала. Вращаясь, он обеспечивает попеременное открытие впускного и выпускного клапанов. В наиболее распространенных четырехклапанных двигателях устанавливаются два распредвала. Один обеспечивает работу впускных, а другой выпускных клапанов. В двигателях с V-образных расположением цилиндров устанавливается четыре распредвала. По два на каждую сторону.

Кулачки распредвала не толкают стержень клапана напрямую. Существует несколько типов “посредников”:

роликовые рычаги (коромысло);
механические толкатели (стаканы);
гидравлические толкатели.

Роликовые рычаги имеют более предпочтительную конструкцию. На гидротолкатель давят так называемые коромысла, которые качаются на вставных осях. Чтобы снизить трение на рычаге предусмотрен ролик, который контактирует непосредственно с кулачком.

В другой схеме используются гидравлические толкатели (компенсаторы зазора), которые расположены непосредственно на стержне. Гидрокомпенсаторы автоматически регулируют тепловой зазор и обеспечивают мягкую и менее шумную работу механизма. Это небольшая деталь состоит из цилиндра с поршнем и пружиной, каналов для масла и обратного клапана. Для работы гидротолкателя используется масло, которое подается из системы смазки двигателя. Более подробно про гидрокомпенсаторы можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Читайте также: Гранта 2015 года при обрыве ремня грм гнет ли клапана

Снятие стакана клапана магнитом

Механические толкатели (стаканы) представляют собой втулку, закрытую с одной стороны. Они устанавливаются в корпус ГБЦ и непосредственно передают усилие на стержень клапана. Основные их недостатки заключаются в необходимости периодической регулировки зазоров и стуке при работе на непрогретом двигателе.

Видео:Почему при ослабших пружинах клапанов идёт потеря мощности и увеличивается расход топлива?Скачать

Стук при работе

Основной неисправностью клапанов (не считая прогара) считается появляющийся стук на холодном или горячем двигателе. Стук на холодном двигателе исчезает после набора температуры. Когда они разогреваются и расширяются, тепловой зазор закрывается. Также причиной может стать вязкость масла, которое не поступает в нужном объеме в гидрокомпенсаторы. Загрязнение масляных каналов компенсатора также может вызывать характерный стук.

На горячем двигателе клапана могут стучать из-за низкого давления масла в системе смазки, загрязнения масляного фильтра или неправильного теплового зазора. Также следует учитывать естественный износ деталей. Неисправности могут быть в самом клапанном механизме (износ пружины, направляющей втулки, гидротолкателей и т.д.).

Видео:Клапана и Пружины! Вес, Жесткость и Седло Клапана!Скачать

Регулировка зазора

Регулировку проводят только на холодном двигателе. Текущий тепловой зазор определяется специальными металлическими плоскими щупами разной толщины. Для изменения зазора на коромыслах имеется специальный регулировочный винт, который проворачивается. В системах с толкателями или регулировочными шайбами регулировка происходит путем подбора деталей нужной толщины.

Регулировка клапанов для механизма с коромыслами

Рассмотрим пошаговый процесс регулировки клапанов для двигателей с толкателями (стаканами) или шайбами:

Снимите клапанную крышку двигателя.
Проверните коленчатый вал так, чтобы поршень 1-го цилиндра находился в ВМТ. Если это сложно сделать по меткам, то можно выкрутить свечу и вставить в колодец отвертку. Ее максимальное перемещение вверх покажет мертвую точку.
С помощью набора плоских щупов измерьте зазор в приводе клапанов под теми кулачками, которые не нажимают на толкатели. Щуп должен иметь плотный, но не слишком свободный ход. Запишите номер клапана и величину зазора.
Проверните коленчатый вал на один оборот (360°) так, чтобы поршень 4-го цилиндра находился в ВМТ. Измерьте зазор под оставшимися клапанами. Запишите данные.
Проверьте, в каких клапанах зазор не попадает в допуск. Если такие имеются, то подберите толкатели нужной толщины, снимите распредвалы и установите новые стаканы. На этом процедура закончена.

Проверку зазора рекомендуется проводить каждые 50-80 тысяч километров пробега. Данные о стандартных зазорах можно найти в руководстве по ремонту автомобиля.

Величина допускаемого зазора для впускных и выпускных клапанов иногда может отличаться.

Правильно настроенный и отрегулированный газораспределительный механизм обеспечит ровную и плавную работу ДВС. Также это положительно скажется на ресурсе мотора и комфорте водителя.

Видео:Зависание клапанов 🥴Скачать

Клапанные пружины механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Клапанные пружины служат для плотной посадки клапанов в сёдла, а также для постоянного поддержания беззазорного контакта передаточных деталей: клапан-коромысло-штанга-толкатель-кулачок. В основном на впускные и выпускные клапаны устанавливаются одинаковые пружины.

Широкое распространение в современных автомобильных и тракторных двигателях получили цилиндрические витые клапанные пружины (с постоянным либо переменным шагом). Переменный шаг витков позволяет предотвратить вибрации клапана при высокой частоте вращения коленчатого вала. В данном случае конец пружины, имеющий меньший шаг, обращён вниз, то есть в сторону тарелки (головки) клапана.

Основная масса дизельных двигателей комплектуется сдвоенными цилиндрическими пружинами с постоянным шагом. Пара пружин позволяет снизить их длину, повысить надёжность работы двигателя (в случае поломки одной из пружин, клапан будет удерживать другая), улучшить резонансную характеристику клапанного механизма. Различное направление витков внутренней и наружной пружин выполняется с целью предотвращения попадания витков одной пружины (в случае её поломки) между витками другой. Пружины (5) и (6) [рис. 1] центрируются относительно клапана (1) за счёт установки специальной упорной шайбы (7) в головку цилиндров (9).

Читайте также: Впускной клапан rb80e 230v ac

Рис. 1. Установка клапанных пружин.

5) – Наружная пружина клапана;

6) – Внутренняя пружина клапана;

В двигателях ЗМЗ-53, Д-144 и ЗИЛ-130 устанавливается по одной пружине на каждый клапан, а в двигателях СМД-60, А-41, КамАЗ, Д-240, ЯМЗ и А-01 – по две.

Клапанные пружины изготавливаются методом навивки из проволоки диаметром 3-8 мм (число рабочих витков 5-14). Материал клапанных пружин: кремнемарганцовистые, марганцовистые, хромованадиевые и прочие стали. По завершении навивки пружины подвергаются термообработке (закалка, отпуск) и механической обработке (наклёп).

Видео:Проверка,и выставление преднатяга клапанных пружин ГБЦ ВАЗ-21126Скачать

Пружина клапана

Основными деталями, относящимися к клапанной группе, являются клапаны, изготовленные из прутковой жаропрочной хромистой стали способом высадки. Во избежание быстрого выгорания в условиях высоких температур и давлений, стержень и головка клапана производятся из разных сталей, затем соединяются между собой при помощи сварки. Фаской (рабочей поверхностью тарелки) клапан плотно прижат к седлу, которое запрессовано в блок цилиндров.

Клапанные пружины предназначены для закрытия клапана и возврата его на седло после того, как с него будет снята нагрузка распределительного вала. Кроме того, пружина клапана обеспечивает удержание клапана в закрытом положении, что обеспечивает плотную посадку клапана в седле. Благодаря этому механизму предотвращается разрыв кинематической связи между клапаном и передаточными деталями. В частности, это может произойти, когда двигатель работает на высоких оборотах. В случае, когда возникает риск, что клапан оторвется от толкателя, клапанные пружины возвращают клапан на седло.

Видео:Теория ДВС: Таблица пружины клапановСкачать

Клапанные пружины – виды и принцип воздействия на клапан

Пружины клапанов бывают следующих видов:

симметричная клапанная пружина с неодинаковым шагом
ассиметричная клапанная пружина
сдвоенные пружины клапана

В симметричной пружине расстояние между кругами постоянно чередуется узким и широким шагом по всей длине. Ассиметричная пружина имеет узкий шаг с одной стороны и широкий – с другой.

Сдвоенные пружины состоят из двух частей:

При этом витки наружной и внутренней клапанных пружин имеют противоположную навивку.

Пружина клапана надевается на его стержень и закрепляется через опорную тарелку на его конце при помощи конических разрезных сухарей. В большинстве двигателей используется одна клапанная пружина, но есть агрегаты, где предусмотрены сдвоенные варианты. Например, двойные пружины и пружины с неодинаковым шагом нужны в качестве предохранителя в случаях, когда двигатель работает на высоких оборотах.

Усилием пружины клапан поджимается в направлении закрытия. В момент воздействия на него распределительного вала клапан передвигается вниз по внутренней части направляющей втулки клапана, которая расположена в головке цилиндров для открытия или закрытия выпускного канала.

Под воздействием перегрева напряжения пружин возвращение клапанов на свои сидения происходит с определенным запозданием, вследствие чего в двигателе возникает дребезжащий звук. В этом случае на автомобили ВАЗ, лучше установить новые пружины клапанов производства Димитровградского пружинного завода. В нашем ассортименте так же имеется пружина клапана КАМАЗ и других марок автомобилей.